功率器件行业研究：新能源驱动景气度持续提升_国产替代加速.docx

功率器件行业研究：新能源驱动景气度持续提升_国产替代加速HYPERLINK"http://quote.eastmoney.com/SH601377.html"\h1、功率半导体：电能转化的关键器件，汽车和工业应用为主1.1、功率半导体是电能转换和电路控制的关键器件1.1.1、二极管、MOSFET和IGBT是主流的功率分立器件功率半导体器件，也称为电力电子器件，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件。逆变（直流转换成交流）、整流（交流转换成直流）、斩波（直流升降压）、变频（交流之间转换）是基本的电能转换方式。功率半导体中包含了功率分立器件和功率集成电路（PowerIC），功率分立器件主要包括二极管、晶体管和晶闸管，功率IC还集成了驱动/控制/保护/接口/监测等外围电路，包括AC/DC、DC/DC、电源管理IC和驱动IC等。二极管、晶体管和晶闸管在器件的可控性上有所区别，二极管不可控，晶闸管是半控型器件，应用相对传统，晶体管是全控型器件，主流的晶体管包括MOSFET、IGBT和双极型晶体管（BJT）等。BJT属于电流型器件，导通电阻大，损耗大，效率低，不过工艺成熟，成本较低。MOSFET和IGBT都属于电压型器件，导通电阻小，损耗低，效率高。IGBT可以看成MOSFET和BJT的复合器件，导通电阻更低，损耗小，耐压能力更强，适合高压、大电流场景，MOSFET的开关频率则更高，应用场景十分丰富。全球功率半导体市场规模大约450亿美元左右，功率IC和功率分立器件各占一半左右。根据Omdia数据，2020年功率分立器件市场规模约209亿美元，其中MOSFET、IGBT、二极管和晶闸管等占比分别为39%、32%、29%，规模分别为81亿、66.5亿、61.5亿美元，IGBT中模块占比最高。1.1.2、SiC高频特性好，转换效率高，前景广阔以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体材料，也称为宽禁带半导体材料。随着工艺的成熟和产业化的提升，近年来碳化硅被越来越广泛地被应用在功率器件中。相比于硅，碳化硅有更好的高频特性，更高的耐温及导热能力。同时碳化硅导通和关断损耗低，提高了能量转换效率。因此碳化硅在新能源汽车、风光储、家电等领域有广阔前景。HYPERLINK"http://quote.eastmoney.com/SZ002594.html"\h特斯拉在Model3的主驱系统中大量使用碳化硅器件，在提升整车动力性能的同时，也减少了电能损失，提升续航里程。从TCO（总体拥有成本）角度来看，碳化硅器件反而带来了系统成本的优势。碳化硅具有高耐压特性，因此在800V高压平台下，性能优势发挥更大。随着新能源汽车步入800V高压平台，碳化硅器件的渗透率将加速提升，如比亚迪、小鹏、蔚来、奔驰等都相继发布了碳化硅车型。根据Yole预测，2024年全球碳化硅器件市场将达到25亿美元左右。从下游应用角度看，汽车、工业控制及新能源发电是碳化硅主要的应用领域。其中汽车应用占比超过50%，工控及电力紧随其后，分别占约占20%及15%市场份额。1.2、下游领域广泛，汽车和工业应用为主作为电能转化和电路控制的核心器件，功率器件下游应用十分广泛，包括新能源（风电、光伏、储能和电动汽车）、消费电子、智能电网、轨道交通等，根据每个细分领域性能要求的不同（频率、电压、损耗），选择不同的功率器件。按照下游应用划分，汽车领域占比达40%，其次是工业占比27%，消费电子占13%，其他领域（如通讯、计算机等领域）占20%，功率器件在汽车和工业领域应用较多，需求稳定性也较强，消费领域应用相对较少。2、新能源产业核心元器件，功率器件市场规模迎快速增长2.1、新能源应用拉动，IGBT模块、SiC模块和MOS是主要增量根据Yole的数据，2020年全球功率半导体器件市场大约175亿美元，2026年将增长至262亿美元，复合增速达到6.9%。其中，增量较大的主要是IGBT模块、SiC模块、MOSFET和GaN产品。其中，硅基MOS市场规模将从2020年的75亿美元增长至2026年的94亿美元，复合增速为3.8%，IGBT市场规模将从54亿美元增长至2026年的84亿美元，复合增速为7.5%，SiC模块市场规模从2020年的5亿美元以下增长至2026年的20亿美元以上，而硅基MOS、IGBT和SiC模块主要增长的下游驱动均来自于电动车和工业（主要是光伏、风电和储能）领域。2.2、受益电动化、高压化，车用功率器件价值量数倍提升车用功率器件快速增长主要来自于电动化。所有汽车都会配备12V平台，2011年，欧洲车企联合推出48V轻混系统，以满足日益增长的车载负载需求以及排放法规。在新能源汽车中，为满足动力高功率需求，400V（或更高电压）电气平台被引入，伴随着需要使用大量的功率器件